William Lipscomb und die Kristalle

Vor 90 Jahren, am 9. Dezember 1901, wurde in Cleveland, Ohio, der spätere Chemiker William Lipscomb geboren. 1976 erhielt er den Nobelpreis in Chemie für seine Untersuchungen von Kristallen. Dafür verwendete er Röntgenstrahlen. Wie das funktioniert, erklären wir euch hier ...

William Nunn Lipscomb Junior wurde am 9 Dezemer 1919 in Cleveland im Bundesstaat Ohio, USA, geboren. Er erwarb Universitätsabschlüsse in Kentucky und Kalifornien und lehrte anschließend an der Universität in Minnesota. Seit 1959 ist er Professor für Chemie an der berühmten Harvard Universität.

1976 erhielt er den Nobelpreis für Chemie für seine Kristalluntersuchungen von Boranen. Das sind besondere Moleküle, also Verbindungen aus den Elementen Bor und Wasserstoff. Natriumborhydrid ist zum Beispiel bei der Erforschung von Zuckermolekülen sehr wichtig.

Zur Untersuchung, wie solche Moleküle genau aufgebaut sind, nutzte Lipscomb die sogenannte Röntgenstrukturanalyse. Dabei verwendet man das kristallisierte Ausgangsmaterial und schickt Röntgenstrahlen hindurch.

Dadurch entsteht ein Bild, aus dem auf den inneren Aufbau des Materials geschlossen werden kann. Später untersuchte Lipscomb mit dieser Methode auch Eiweiße, insbesondere auch die Funktion von Enzymen. Enzyme sind spezielle Substanzen, die dafür sorgen, dass chemische Reaktionen in bestimmter Weise ablaufen können.

Was sind Kristalle?

Hier sind in der Schwerelosigkeit des Weltraums kristallisierte Eiweiße zu sehen.

Kristalle zeichnen sich dadurch aus, dass die Bausteine regelmäßig angeordnet sind. Ein Kristall kann aus Atomen bestehen, zum Beispiel Natrium und Chlor. Diese beiden Elemente sind in einem so genannten Kristallgitter angeordnet und bilden Kochsalz. Aber auch Moleküle, also Verbände aus vielen Atomen, zum Beispiel die von Lipscomb untersuchten Eiweiße, können sich in Kristallform anordnen.

Röntgenstrahlen und Kristalle

Röntgenstrahlen sind, wie sichtbares Licht auch, elektromagnetische Wellen. Die Energie dieser Wellen ist aber viel größer als bei sichtbarem Licht. Darum werden Röntgenstrahlen nicht an Oberflächen reflektiert wie normales Licht, sondern sie können in Materialien eindringen und zum Teil auch hindurch dringen. Das ermöglicht in der Medizin auch den Blick in den Körper.

Schickt man nun Röntgenstrahlen durch einen Kristall, dann dringen die Strahlen in den Kristall ein und werden an den Atomen abgelenkt. Dadurch entsteht auf einem Spezialfilm ein kompliziertes Bild aus Ringen und Punkten, so wie hier zu sehen.

Aus diesen Punkten und Ringen kann man dann zurückrechnen, wie die Atome im Innern des Kristalls angeordnet sind. Das erfordert hohen Rechenaufwand, bei dem Computer mittlerweile große Dienste leisten.

Wenn dich Chemie interessiert, dann wirf doch auch einen Blick in unseren WAS IST WAS-Band 4: Chemie!

Text: -jj- // Bilder: Lipscomb © Nobel Foundation; Carboransäure Polimerek/cc-by-sa 3.0; Proteinkristalle NASA/PD; Röntgenstreubild Jeff Dahl/cc-by-sa 3.0; Riesenkristall Kmarka/cc-by-sa 3.0

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